(57)【要約】  【課題】  高周波信号の伝送に好適で、高密度実装可能な、配線用フィルム基板を簡易に提供する。  【解決手段】  配線用フィルム基板の製造方法であって、熱可塑性樹脂フィルムである液晶ポリマーフィルム１の表面にＰｄ触媒２を介して無電解めっき法で導体薄膜である導体シード層３を形成する導体薄膜形成工程と、この導体薄膜形成工程によって導体シード層３が形成された液晶ポリマーフィルム１とこの導体シード層３とを熱圧着する熱圧着工程とを含む。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線用フィルム基板を製造する方法であって、
熱可塑性樹脂フィルムの表面に無電解めっき法で導体薄膜を形成する導体薄膜形成工程と、
前記導体薄膜形成工程によって前記導体薄膜が形成された前記熱可塑性樹脂フィルムと当該導体薄膜とを熱圧着する熱圧着工程と
を含む配線用フィルム基板の製造方法。
【請求項２】
前記熱圧着工程は、前記熱可塑性樹脂フィルムの融点近傍の温度で熱圧着を行うことを特徴とする請求項１記載の配線用フィルム基板の製造方法。
【請求項３】
前記導体薄膜形成工程は、前記熱可塑性樹脂フィルムの表面に無電解めっきの触媒核となる金属原子を付与した後に無電解めっき法で前記導体薄膜を形成することを特徴とする請求項１記載の配線用フィルム基板の製造方法。
【請求項４】
配線用に用いられるフィルム基板であって、
熱可塑性樹脂フィルムと、
前記熱可塑性樹脂フィルムの表面に無電解めっき法で形成され、その後、当該熱可塑性樹脂フィルムと熱圧着されて形成される導体薄膜と
を有する配線用フィルム基板。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂フィルムは、液晶ポリマーフィルムであることを特徴とする請求項４記載の配線用フィルム基板。
【請求項６】
前記熱可塑性フィルムと前記導体薄膜との界面の凹凸が十点平均高さＲｚで表して２μｍ以下であることを特徴とする請求項４記載の配線用フィルム基板。
【請求項７】
前記導体薄膜は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、およびＮｉ合金のうち、少なくとも１つを含む金属薄膜であることを特徴とする請求項４記載の配線用フィルム基板。
【請求項８】
前記熱可塑性フィルムと前記導体薄膜との間には、無電解めっきの触媒核となる金属原子が含まれることを特徴とする請求項７記載の配線用フィルム基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブルプリント基板などの配線用フィルム基板の製造方法等に係り、より詳しくは、例えば、高周波信号の伝送に好適で高密度の実装が可能な配線用フィルム基板の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に携帯用機器の普及など、電子回路を内蔵する機器の小型化が進展することに伴い、樹脂フィルムを基板とするフレキシブルプリント配線基板(配線用フィルム基板)が広く用いられるようになってきている。このような小型機器に用いられるフレキシブルプリント配線基板は、配置されるスペースも限られることから、曲げて用いられる場合も多く、その曲率も使用する機器によって異なっているのが現状である。また、可動部分に使用される場合もある。
【０００３】
現在、フレキシブルプリント配線基板の基板材料としては、ポリイミドフィルムが広く用いられている。このポリイミドフィルムは、他の有機物や高分子系材料と比べて高い耐熱性(５００℃まで)を有し、また、機械強度や耐化学薬品性の面でも高い性能を備えている。また、誘電率も低く(通常３.２〜３.４)、延性に富み、熱膨張係数にも優れていることから、フレキシブルプリント配線基板の基板材料として有利な点が多い。
【０００４】
図４(ａ)〜(ｄ)は、基板材料としてポリイミドを用い、サブトラクティブ法によって配線パターンを製造する製造方法を説明するための図である。ここでは、まず、図４(ａ)に示すように、ポリイミドのフィルム基板２０１に例えば９μｍの厚さからなる銅箔２０２を張り合わせて、いわゆる銅張積層板を形成する。その後、図４(ｂ)に示すように、この銅箔２０２が張り合わされたポリイミドのフィルム基板２０１にレジスト２０３でパターンニングする。そして、図４(ｃ)に示すようにエッチングで配線パターン２０２Ａを形成し、図４(ｄ)に示すようにレジスト２０３を剥離して、ポリイミドのフィルム基板２０１上に配線パターン２０２Ａを形成している。
【０００５】
ここで、近年の情報化社会の進展に伴い、情報伝達や情報処理の高速化が進み、信号の高周波化が進んだ場合に、基板材料であるポリイミドフィルムは誘電率が高いことから、高周波における伝送損失が大きくなることが問題となる。
また、上述したサブトラクティブ法によるフレキシブルプリント配線基板の形成では、ポリイミドのフィルム基板２０１に銅箔２０２を張り合わせた銅張積層板を用いている。そのために、エッチングする銅箔の厚みが厚くなり、配線のエッジをシャープに形成することができない。また、図４(ｄ)に示すような銅膜表面側の配線幅Ｌ１と基板表面側(接合側)の配線幅Ｌ２において、これらの幅が大きく異なってしまい、微細配線を形成するのが難しくなるという問題もある。
【０００６】
そこで、次世代のフレキシブルプリント配線基板の基板材料として、液晶ポリマーフィルムを用い、セミアディティブ法によってフレキシブルプリント配線基板を形成する方法が検討されている。
図５(ａ)〜(ｅ)は、基板材料として液晶ポリマーフィルムを用いセミアディティブ法によって配線パターンを製造する製造方法を説明するための図である。まず、図５(ａ)に示すように、液晶ポリマーフィルム１０１に薄い導体シード層１０２を形成する。その後、図５(ｂ)に示すように、導体シード層１０２の上にレジスト１０３を形成する。次に、図５(ｃ)に示すように、形成されたレジスト１０３を用いて電気めっき法で配線形成部にのみ銅膜１０４を厚付けしてパターンめっきを行う。その後、図５(ｄ)に示すようにレジスト１０３を除去(剥離)する。そして最後に、図５(ｅ)に示すようにエッチングにより、レジスト１０３が形成されていた非配線部分の導体シード層１０２を除去して配線パターンを形成する。
このようにして形成されたフレキシブルプリント配線基板では、液晶ポリマーフィルム１０１の誘電率が低いことから、高周波における伝送損失を小さくすることができる。また、図５(ａ)〜(ｅ)に示すセミアディティブ法によれば、高密度配線(微細配線)が可能となる。
【０００７】
ここで、このセミアディティブ法では、最後に導体シード層１０２をエッチングで除去しなければならないので、導体シード層１０２は薄いほどよい。しかしながら、銅箔は数μｍ厚程度が薄さの限界といわれているため、導体シード層１０２を銅箔で形成することは好ましくない。
また、この導体シード層１０２の形成方法として、スパッタリング法や無電解めっき法が考えられる。しかしながら、このスパッタリング法は、真空中で製膜しなければならないため製造プロセスが煩雑になり、製造コストが高くなることが問題となる。更に、無電解めっき法は、製造プロセスが簡易でありコストが安くなるという利点があるが、液晶ポリマーフィルム１０１にめっき膜を十分な密着強度で形成することは困難とされている。
更に、一般に市販されている液晶ポリマーフィルムの銅張積層板では、銅箔を液晶ポリマーフィルムに十分な密着強度で張り合わせるために、銅箔の接着面を事前に粗化している。これが、伝送損失を増加させ、液晶ポリマーフィルムを基板材料として用いる利点を低減させている。
【０００８】
公報記載の従来技術として、液晶ポリマーフィルムに無電解めっき法で導体薄膜を形成する際、フィルム表面を粗化することで十分な密着強度を得ようとするものが存在する(例えば、特許文献１参照。)。また、液晶ポリマーフィルムに無電解めっき法で導体薄膜を形成するに際し、無電解めっき法で用いる触媒化処理溶液に工夫を施すことで密着強度を上げる技術が存在する(例えば、特許文献２参照。)。更に、液晶ポリマーフィルムに無電解めっき法で導体薄膜を形成した後、窒素、酸素、大気雰囲気中においてガラス転移点以上の温度でフィルムを加熱処理することで、導体薄膜のフィルムへの密着強度を上げる技術が開示されている(例えば、特許文献３参照。)。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２２３８０４号公報
【特許文献２】特開２００４−１４３５８７号公報
【特許文献３】特開２００４−２４７４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この上記各特許文献に提案されている方法によれば、液晶ポリマーフィルムに無電解めっき法で導体薄膜を形成することが可能である。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、フィルム表面が粗化されていることで、伝送損失が大きくなってしまい、液晶ポリマーフィルムを用いた利点が低減してしまう。また、特許文献２に記載の技術では、プロセスが煩雑となり、処理時間が長くなるという問題があった。更に、特許文献３に記載の技術では、事前にフィルム表面を粗化することなしでは、十分な密着強度は得ることができず、特許文献１と同様に、伝送損失が大きくなることは避けられない。
【００１１】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、高周波信号の伝送に好適で、高密度実装可能な、配線用フィルム基板を提供し、また、この配線用フィルム基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的のもと、本発明は、発明者等の鋭意検討によって、図５(ａ)に示すような配線用フィルム基板を製造する方法についてなされた提案である。即ち、本発明が適用される配線用フィルム基板の製造方法は、熱可塑性樹脂フィルムの表面に無電解めっき法で導体薄膜を形成する導体薄膜形成工程と、この導体薄膜形成工程によって導体薄膜が形成された熱可塑性樹脂フィルムと導体薄膜とを熱圧着する熱圧着工程とを含む。
【００１３】
ここで、この熱圧着工程は、熱可塑性樹脂フィルムの融点近傍の温度で熱圧着を行うことを特徴とすることができる。熱可塑性樹脂は融点以上に加熱されると粘度が大幅に低下し、それ自体が接着剤となり、圧力を加えることで導体薄膜とフィルムの界面の微細な空孔に入り込む。そのために、熱圧着を行うことにより密着強度を向上させることができる。
また、導体薄膜形成工程は、熱可塑性樹脂フィルムの表面に無電解めっきの触媒核となる金属原子を付与した後に無電解めっき法で導体薄膜を形成することを特徴とすることができる。
【００１４】
一方、本発明は、配線用に用いられるフィルム基板であって、熱可塑性樹脂フィルムと、この熱可塑性樹脂フィルムの表面に無電解めっき法で形成され、その後、熱可塑性樹脂フィルムと熱圧着されて形成される導体薄膜とを有する。
【００１５】
ここで、この熱可塑性樹脂フィルムは、液晶ポリマーフィルムであることを特徴とすることができる。
また、熱可塑性フィルムと導体薄膜との界面の凹凸が十点平均高さＲｚで表して２μｍ以下であることを特徴とすれば、導体薄膜を用いて配線が形成された際に、高周波の伝送損失を小さくすることができる点で好ましい。界面の凹凸がＲｚで２μｍ以上の場合、高周波の伝送損失が銅張積層板の製品と同程度以上になってしまい、無電解めっき法で銅膜を形成することによる利点が低減してしまう。高周波の伝送損失を更に低下させるためには、界面の凹凸が十点平均高さＲｚで表して５００ｎｍ以下が好ましい。
【００１６】
また、導体薄膜は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、およびＮｉ合金のうち、少なくとも１つを含む金属薄膜であることを特徴とすることができる。更に、その厚みは、薄すぎると電気めっきによる導体膜の積層が良好に行えず、厚すぎると配線形成時のエッチングプロセスに時間がかかり過ぎてしまうことから、３０ｎｍ以上８００ｎｍ以下とすることが好ましく、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下が更に好ましい。
また更に、この熱可塑性フィルムと導体薄膜との間には、無電解めっきの触媒核となる金属原子が含まれることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高周波信号の伝送に好適で、高密度実装可能な、配線用フィルム基板を簡易に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態は、図５(ａ)に示すような配線用フィルム基板そのものを提供する技術に関するものである。
図１(ａ),(ｂ)は、本実施の形態が適用される配線用フィルム基板の製造方法を説明するための図である。まず、図１(ａ)に示すように、熱可塑性樹脂である液晶ポリマーフィルム１に、Ｐｄ触媒２を用いて無電解めっき法で、例えば、厚さ２００ｎｍ程度の導体シード層３(導体薄膜)を形成する。導体シード層３としては、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金などを用いることが好ましい。また、Ｐｄ触媒２の代わりに、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇなどの触媒を用いることが可能である。次に、導体シード層３と液晶ポリマーフィルム１とを熱圧着する。この熱圧着の温度は、液晶ポリマーフィルム１の融点よりも高い。この液晶ポリマーフィルム１の融点よりも高く熱せられ、さらに圧力をかけられることで、液晶ポリマーフィルム１は導体シード層３に十分に接着する。尚、液晶ポリマーフィルム１側と導体シード層３側の両方から加熱することも可能であるが、どちらか一方だけを加熱するように構成しても良い。
【００１９】
図２は、図１(ｂ)に示す熱圧着工程を実行する熱圧着装置２０を示した構成図である。図２に示す熱圧着装置２０は、導体シード層３がめっき形成された液晶ポリマーフィルム１を供給する供給ローラ２１と、導体シード層３および液晶ポリマーフィルム１を熱圧着するための一対の加熱加圧ローラ２２を有している。この加熱加圧ローラ２２の内部には、加熱ヒータ２３が設けられている。更に、熱圧着後の配線用フィルム基板を下流側に搬送する一対の出口ローラ２４を有している。この出口ローラ２４を通過した後、導体シード層３を加熱溶着させた液晶ポリマーフィルム１を回収するための回収ローラ２５を備えている。
【００２０】
供給ローラ２１から供給される導体シード層３形成後の液晶ポリマーフィルム１は、一対の加熱加圧ローラ２２の当接部分に順次供給され、この一対の加熱加圧ローラ２２の当接部分にて、加熱、および加圧される。加熱および加圧された導体シード層３付きの液晶ポリマーフィルム１は、出口ローラ２４まで搬送され、例えば冷却された状態で回収ローラ２５によって回収される。この回収ローラ２５によって回収されるシートが配線用フィルム基板として用いられる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例により本実施の形態を具体的に説明する。但し、本実施例は、その要旨を超えない限り、本実施の形態を限定するものではない。
〔実施例１〕
図３は、実施例１における製造方法の工程を説明するための図である。まず、液晶ポリマーフィルム(クラレ社製：ベクスターＯＣ)を準備し(ステップ１０１)、この液晶ポリマーフィルム表面に、次のステップ１０２〜ステップ１０６の工程(無電解めっき法)により銅めっき膜を付着させる。最初に、大気プラズマ照射でフィルム表面を化学的に活性化させた(ステップ１０２)。そして、シランカップリング剤(信越シリコーン社製：ＫＢＭ９０３)に３分間浸漬させた後に水洗いした(ステップ１０３)。次に、Ｐｄ触媒付与剤(奥野製薬工業社製：ＯＰＣ−８０キャタリストＭ)に３分間浸漬させた後に水洗いした(ステップ１０４)。その後、塩酸に３分間浸漬させた後に水洗いした(ステップ１０５)。そして、３２℃の無電解銅めっき液(奥野製薬工業社製：ＡＴＳアドカッパ−ＩＷ)に１０分間浸漬させた後に水洗いし、１００℃の大気中で３０分間乾燥させた(ステップ１０６)。以上のようにして、表面に銅(Ｃｕ)めっき膜が形成された液晶ポリマーフィルムを形成した。その後、図２に示すような熱圧着装置２０で熱圧着して(ステップ１０７)、めっき膜を付着した液晶ポリマーフィルムを生成した(ステップ１０８)。この熱圧着に際し、熱圧着時の温度は３００℃、圧力は４０Ｎ/ｃｍとした。ＳＥＭ(Scanning Electron Microscope)観察結果によると、このようにして形成されためっき膜の厚みは約２００ｎｍであり、界面の凹凸は十点平均高さＲｚで表して８００ｎｍであった。
【００２２】
〔実施例２〕
ステップ１０６に示す無電解銅めっき液に代えて、Ｎｉ−Ｂ系めっき液(奥野製薬工業社製：トップケミアロイＢ−１)を用いた点以外は、実施例１と同様な操作を行い、液晶ポリマーフィルム上にＮｉ−Ｂ薄膜を備えためっき膜付着液晶ポリマーフィルムを形成した。ＳＥＭ観察結果によると、めっき膜の厚みは約２００ｎｍであった。また、界面の凹凸は十点平均高さＲｚで表して８００ｎｍであった。
【００２３】
〔比較例１〕
熱圧着しないこと以外は実施例１と同様にして、液晶ポリマーフィルム上に銅めっき膜を形成した。界面の凹凸は十点平均高さＲｚで表して８００ｎｍであった。
【００２４】
〔比較例２〕
最初に、液晶ポリマーフィルムの表面を化学的処理で粗化したこと以外は実施例１と同様の操作を行った。ＳＥＭ観察結果によると、めっき膜とフィルムの界面の凹凸は十点平均高さＲｚで表して５μｍであった。
【００２５】
〔比較例３〕
液晶ポリマーフィルムに１０μｍ厚の銅箔を熱圧着装置で熱圧着して、銅張積層体を形成した。ＳＥＭ観察結果によると、界面の凹凸は十点平均高さＲｚで表して６μｍであった。
【００２６】
〔比較例４〕
液晶ポリマーフィルムを熱圧着する代わりに２００℃の窒素雰囲気中で加熱したこと以外は実施例１と同様にして、液晶ポリマーフィルム上に銅めっき膜を形成した。界面の凹凸は十点平均高さＲｚで表して８００ｎｍであった。
【００２７】
実施例、比較例で得られた試料を次のようにして評価し、結果を表１にまとめた。
【表１】
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【００２８】
実施例１、２と比較例１、２、４で得られた試料について、電解めっき法によりさらに約１０μｍの銅膜を積層した試料と、比較例３の試料について、導体膜とフィルムの密着強度を９０度ピール試験で測定した。実施例１および実施例２では導体膜の密度強度が６５０Ｎ/ｍ、比較例３では導体膜の密度強度が６７０Ｎ/ｍと良好であった。しかしながら、比較例１の密着強度は１０Ｎ/ｍ程度、比較例４の密着強度は５０Ｎ/ｍ程度と非常に低い値となった。即ち、熱圧着を行わない比較例１の場合や、圧力をかけずに加熱だけを施した比較例４の場合には、十分な密着強度を得ることができないことが判明した。
【００２９】
また、実施例１、２および比較例１、２、４の試料についてはセミアディティブ法で、比較例３の試料についてはサブトラクティブ法で、幅/高さが２０μｍ/１０μｍの銅配線を形成した。そして、これらの試料について、図４(ｄ)にて説明したようなＬ１とＬ２と同様の寸法関係を把握した。即ち、この銅膜表面側の配線幅Ｌ１と液晶ポリマーフィルム表面側(接合側)の配線幅Ｌ２としてＬ１/Ｌ２を比較した。この結果、実施例１および実施例２では、比Ｌ１/Ｌ２が０.９８、０.９７と大きく、微細配線を形成するのに好ましい配線用フィルム基板を得ることが可能であることが明らかとなった。比較例１、比較例２および比較例４では、比Ｌ１/Ｌ２が０.８２、０.８７、０.９７という値が得られたが、比較例３の試料では、Ｌ１/Ｌ２が０.５４と、他の試料よりも小さく、微細加工には不適当であることが明らかとなった。
【００３０】
更に、実施例と比較例との試料に対して形成された配線に、電流を流し、伝送損失を測定した。その結果、実施例１および実施例２、比較例１および比較例４の試料の損失と比べ、比較例２および比較例３の試料の伝送損失は大きかった。比較例２および比較例３では、導体膜と液晶ポリマーフィルムとの界面の凹凸が大きいために、伝送損失も大きくなったものと考えられる。従って、界面の凹凸としては、十点平均高さＲｚで表して２μｍ以下が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】(ａ),(ｂ)は、本実施の形態が適用される配線用フィルム基板の製造方法を説明するための図である。
【図２】図１(ｂ)に示す熱圧着工程を実行する熱圧着装置を示した構成図である。
【図３】実施例１における製造方法の工程を説明するための図である。
【図４】(ａ)〜(ｄ)は、基板材料としてポリイミドを用い、サブトラクティブ法によって配線パターンを製造する従来の製造方法を説明するための図である。
【図５】(ａ)〜(ｅ)は、基板材料として液晶ポリマーフィルムを用いセミアディティブ法によって配線パターンを製造する製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…液晶ポリマーフィルム、２…Ｐｄ触媒、３…導体シード層、２０…熱圧着装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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